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一种微量氧分析仪的设计及应用

电子制作 2024年第10期32卷 107-111页

作者：刘宇琦王翠红北方工业大学北京100144

微量氧的测量一向是气体在线分析的一个难点,它比起常量氧的测量要困难、复杂得多。本文研制的仪器是一种在线式微量氧分析仪,其检测元件是一只对氧敏感的膜式原电池,对氧的选择性好、稳定性好、检测灵敏度高。仪器可用于非酸性气体中... 详细信息

微量氧的测量一向是气体在线分析的一个难点,它比起常量氧的测量要困难、复杂得多。本文研制的仪器是一种在线式微量氧分析仪,其检测元件是一只对氧敏感的膜式原电池,对氧的选择性好、稳定性好、检测灵敏度高。仪器可用于非酸性气体中微量氧浓度的测定,如高纯度气体生产工艺控制和产品质量监督;合金钢及半导体冶炼保护气体中微量氧含量的分析;除氧触媒性能鉴别、生化等科学实验中。

关键词：微量氧分析膜式原电池精密仪表放大器嵌入式工控主板

基于指纹图谱和多成分定量结合化学模式识别的莲房药材质量评价

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中草药 2024年第9期55卷 3098-3106页

作者：黄雅王保锦王乐高晔崔艺彤王朝慧刘宇琦常子豪刘越张兰珍北京中医药大学中药学院北京102488

目的建立不同产地莲房Nelumbo nucifera的HPLC指纹图谱及多成分含量测定方法,结合化学模式识别法评价不同产地莲房药材质量。方法采用Welch Ultimate®Polar-RP(250 mm×4.6 mm,3μm)色谱柱,以甲醇-乙腈(1∶2,A)-0.2%甲酸水溶液(B)为... 详细信息

目的建立不同产地莲房Nelumbo nucifera的HPLC指纹图谱及多成分含量测定方法,结合化学模式识别法评价不同产地莲房药材质量。方法采用Welch Ultimate®Polar-RP(250 mm×4.6 mm,3μm)色谱柱,以甲醇-乙腈(1∶2,A)-0.2%甲酸水溶液(B)为流动相,柱温40℃,体积流量0.6 mL/min,检测波长270 nm,绘制20批不同产地的莲房药材的指纹图谱,应用SPSS 26.0和SIMCA 14.1软件结合化学模式识别,聚类分析(cluster analysis,CA)、主成分分析(principal component analysis,PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)、优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)对不同产地莲房样品进行质量评价,并测定6种主要成分的含量。结果 20批HPLC指纹图谱共匹配出17个共有峰,分别指认出儿茶素、荷叶碱、N-去甲荷叶碱、金丝桃苷、异槲皮苷、槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷和紫云英苷7个成分;指纹图谱相似度在0.546~0.991,CA将20批莲房分为3类;PCA、OPLSDA与TOPSIS分析结果为产于安徽芜湖、江西赣州、山东微山湖的药材质量较好;并分析筛选出荷叶碱、N-去甲荷叶碱和儿茶素等5个成分为引起不同产地质量差异的标志性成分。莲房中6个主要成分儿茶素、荷叶碱、N-去甲荷叶碱、金丝桃苷、异槲皮苷和槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷的质量分数分别为0.029%~0.958%、0.007%~0.137%、0.013%~0.104%、0.015%~0.282%、0.008%~0.110%、0.027%~0.541%。结论建立的莲房HPLC指纹图谱操作简便、结果可靠,儿茶素、荷叶碱、N-去甲荷叶碱、金丝桃苷、异槲皮苷和槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷可以作为莲房质量评价的主要指标性成分。

关键词：莲房化学模式识别含量测定儿茶素荷叶碱 N-去甲荷叶碱金丝桃苷异槲皮苷槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷

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辣木叶乙酸乙酯部位化学成分研究

中国药学杂志 2024年第2期59卷 136-141页

作者：周立鹏雒晓卫王树楷常子豪胡倩刘宇琦高晔陈尹心王保锦黄雅王朝慧崔艺彤刘越张兰珍北京中医药大学中药学院北京102488

目的研究辣木叶乙酸乙酯部位的化学成分,并初步评价其抗氧化活性。方法运用各种色谱技术对辣木叶乙酸乙酯部位的化学成分进行分离和纯化,并依据质谱、核磁共振等波谱数据鉴定化合物的结构;采用2,2-联苯基-1-苦基肼基(DPPH)和2,2′-联... 详细信息

目的研究辣木叶乙酸乙酯部位的化学成分,并初步评价其抗氧化活性。方法运用各种色谱技术对辣木叶乙酸乙酯部位的化学成分进行分离和纯化,并依据质谱、核磁共振等波谱数据鉴定化合物的结构;采用2,2-联苯基-1-苦基肼基(DPPH)和2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)法测试各化合物的体外抗氧化活性。结果从辣木叶乙酸乙酯部位中分离得到14个化合物,分别为淫羊藿次苷B1(1)、(3S)-O-β-D-glucopyranosyl-6-[3-oxo-(2S)-butenylideny]-1,1,5-trimethylcyclohexan-(5R)-ol(2)、淫羊藿次苷B2(3)、9-hydroxy-megastigma-4,7-dien-3-one-9-O-β-D-glucopyranoside(4)、鸢尾苷元(5)、鸢尾苷(6)、鸢尾甲苷A(7)、鸢尾甲苷B(8)、5-羟基-2-羟甲基吡啶(9)、草夹竹桃苷(10)、3,4,5-三甲氧基-1-O-β-D-苯酚葡萄糖苷(11)、1-O-(4-羟甲基苯基)α-L-吡喃鼠李糖苷(12)、苄基-O-β-D-葡萄糖苷(13)以及methyl 2-[4-(α-L-rhamnopyranosyl) phenyl] acetate(14)。其中化合物6、7和8具有一定的抗氧化活性,但均弱于阳性对照维生素C的活性。结论化合物2~11为首次从辣木属植物中分离得到。

关键词：辣木叶结构鉴定异黄酮抗氧化

活化凹凸棒石合成多级孔钛硅分子筛及其光催化性能研究

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材料工程 2022年第10期50卷 165-171页

作者：张建民刘宇琦李红玑西安工程大学城市规划与市政工程学院西安710048

以天然凹凸棒石为硅源,钛酸丁酯为钛源,四丙基氢氧化铵为模板剂一步水热合成钛硅分子筛,并研究了钛硅比对合成产物结构和性能的影响。通过XRD,SEM,UV-Vis和N_(2)吸附-脱附对钛硅分子筛的晶体结构、形貌、钛的存在形式和孔道特征进行表征... 详细信息

以天然凹凸棒石为硅源,钛酸丁酯为钛源,四丙基氢氧化铵为模板剂一步水热合成钛硅分子筛,并研究了钛硅比对合成产物结构和性能的影响。通过XRD,SEM,UV-Vis和N_(2)吸附-脱附对钛硅分子筛的晶体结构、形貌、钛的存在形式和孔道特征进行表征,并对亚甲基蓝印染废水进行光催化实验考察分子筛的光催化性能。结果表明,当钛硅比为1∶30时,其XRD特征峰强,结晶度高,晶粒大小均匀,呈规则六棱柱状,钛以骨架钛和锐钛矿型TiO_(2)形式存在,孔道结构兼具微孔和介孔。分子筛具有光催化性,光催化反应遵循拟一级反应动力学。利用响应曲面法建立模型优化pH=7.8亚甲基蓝溶液最佳实验条件为初始浓度10.0 g/mL,光催化时间48 min,投加量0.05 g,经光催化降解溶液脱色率达到98.75%。

关键词：凹凸棒石钛硅分子筛钛硅比光催化响应曲面法

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基于深度学习的眼底图像配准算法研究

基于深度学习的眼底图像配准算法研究

作者：刘宇琦中南大学

学位级别：硕士

图像配准是通过几何空间变换,将有对应关系的图像转换到同一个坐标系中的操作,其往往作为信息融合的预处理步骤。眼底图像中蕴含着丰富的临床诊断信息,将不同的眼底图像进行配准可以辅助临床诊断:将病人不同时期的眼底图像进行配准,可... 详细信息

图像配准是通过几何空间变换,将有对应关系的图像转换到同一个坐标系中的操作,其往往作为信息融合的预处理步骤。眼底图像中蕴含着丰富的临床诊断信息,将不同的眼底图像进行配准可以辅助临床诊断:将病人不同时期的眼底图像进行配准,可以追踪其病情变化和发展历程;将不同模态的眼底图像进行配准,可以结合多模态信息的优势辅助临床诊断。然而传统的眼底图像配准往往需要较大的计算量,且配准参数复用率低,而基于深度学习的配准方法表现出快速且能够保持较好的配准精度等优点,因此本文对基于深度学习的眼底配准算法进行了研究。具体来说,本文分别针对彩色眼底图的单模态配准问题和彩色眼底图-OCT图的多模态配准问题进行了研究:(1)单模态彩色眼底图配准。针对彩色眼底图配准中数据集太小的问题,本文提出了一个基于配对数据差异解耦的彩色眼底图数据合成配准方法。论文充分利用配准任务中的配对数据,将图像对之间的病变和形变进行解耦,并重新组合以扩充数据集。同时选择了适合于眼底图像的损失函数,并对配准模型进行了优化。在彩色眼底图数据集上的实验结果表明,所提出方法的DSC达到0.790,RMSE达到0.380,显著优于目前的无监督方法,同时所提出的数据合成方法用于多个配准模型都能稳定提升配准的性能。(2)多模态彩色眼底图-OCT图配准。针对彩色眼底图-OCT图之间尺寸部位差异大以及配准模型难以训练的问题,本文提出了一个基于OCT血管的两阶段无监督配准方法。论文利用一个两阶段配准模型,在简化配准流程,加快配准速度的同时,提升了配准效果。为了兼顾大位移和细微变形,本文首先利用仿射配准网络进行初步配准,随后再利用可变形配准网络进行精细配准。在模型训练时,本文首先利用合成的单模态彩色眼底图对仿射配准网络进行预训练,再利用多模态数据进行进一步训练以得到最后的配准模型参数。在彩色眼底图-OCT图数据集上的实验结果表明,所提出方法的RMSE达到1.334,DSC达到0.644,配准效果优于传统方法,且大幅提升了配准速度。图33幅,表8个,参考文献111篇

关键词：可变形配准眼底图像卷积神经网络彩色眼底图 OCT图

基于3D MIMO-NOMA的无人机通信系统资源分配研究

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基于3D MIMO-NOMA的无人机通信系统资源分配研究

作者：刘宇琦北京邮电大学

学位级别：硕士

在热点地区和自然灾害等应急通信场景中,常需要无人机基站为地面用户提供临时服务。由于各区域地面用户的信道条件存在很大差异,基站发射波束的方向影响系统性能;同时应急通信场景的用户数量和数据流量一般很大,期间占用通信资源会急速... 详细信息

在热点地区和自然灾害等应急通信场景中,常需要无人机基站为地面用户提供临时服务。由于各区域地面用户的信道条件存在很大差异,基站发射波束的方向影响系统性能;同时应急通信场景的用户数量和数据流量一般很大,期间占用通信资源会急速增加。考虑到上述两个问题,本文针对3D MIMO-NOMA(3 Dimention Multiple Input Multiple Output-Non-orthogonal Multiple Access)无人机基站通信系统,在考虑无人机基站机动性的情况下,对波束、功率和用户等多域资源展开优化。本文具体的研究内容有以下两点。第一,无人机基站使用3D波束成形和NOMA服务应急通信场景,在用户较为聚集时,考虑下行传输,本文提出了一个以最大化最小用户速率为目标的优化问题,从已知完备信道状态信息(Channel State Information,CSI)和非完备 CSI 两方面讨论了 NOMA的功率分配方案和3D波束成形因子设计。针对完备CSI情况,将一种地面基站的功率-波束方案应用到无人机基站;针对非完备CSI情况,本文提出了一种基于神经网络的估计-搜索算法,通过训练得到最佳波束方位角的估计模型,再配合穷搜算法搜索其它变量得到波束成形因子,仿真结果验证本文算法的性能比随机波束算法等已有策略有显著提升。最后,上述方案所得速率为无人机基站位置函数,本文基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)搜索无人机基站最佳位置,仿真验证搜索结果与遍历最优一致。第二,本文研究了用户较为分散时,使用波束叠加的多波束3D MIMO-NOMA无人机系统的资源分配方案。本文首先使用聚类方法为用户分组,然后提出了一个分阶段的多波束资源分配方案,完成组间功率分配后,通过分析多波束系统的特点,将其等效为多个单波束系统,从而将第一点中完备CSI的功率分配和波束成形方案推广到多波束系统中,仿真验证了本文分阶段分配资源方案相比于现有基于波束叠加的多波束系统有明显的性能提升。

关键词：无人机通信功率分配 3D波束成形 MIMO-NOMA

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植物茎干水分系统混沌动力学特性分析

农业工程学报 2023年第18期39卷 102-110页

作者：刘宇琦宋维赵玥韩巧玲胡跃阳赵燕东北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京试验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

植物水分系统由于与周围环境的非线性相互作用,通常表现出复杂的时空格局。为了探究植物水分系统中的混沌特性,该研究以相空间重构、相关维数(correlation dimension,CD)、最大李雅普诺夫指数(largest Lyapunov exponent,LLE)为基础,研... 详细信息

植物水分系统由于与周围环境的非线性相互作用,通常表现出复杂的时空格局。为了探究植物水分系统中的混沌特性,该研究以相空间重构、相关维数(correlation dimension,CD)、最大李雅普诺夫指数(largest Lyapunov exponent,LLE)为基础,研究了植物茎干水分时间序列中可能存在的混沌行为,研究树种包括海棠、花楸、黄丁香、铅笔柏和杨树。结果表明,植物水分系统存在混沌现象,且植物水分动态特性由控制变量数量有限的确定性系统决定。不同种类植物的茎干水分混沌参数普遍存在差异,同种植物生长状态相近时茎干水分的混沌参数相近,当生长状态出现差异时混沌参数随之发生变化。对不同生长状态的植物茎干水分混沌参数分析发现,杨树在干旱胁迫下LLE不高于0.006,而对照组平均值为0.010,木质部破坏胁迫后LLE不高于0.007,而对照组平均值为0.019,表明混沌参数可有效表征植物茎干水分数据变化趋势,并与植物生长状态存在联系,可以尝试利用这一规律对植物生长状态进行预测与回溯。该研究尝试从混沌理论的角度分析植物水分系统的复杂性,可为理解植物水分动力学的混沌行为提供新的途径。

关键词：混沌系统相空间法李雅普诺夫法相关维数法茎干含水率

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基于组合模型的手足口病发病趋势预测

中国卫生统计 2023年第6期40卷 892-896页

作者：刘今孙进孙明丽刘宇琦姜玥吴伟中国医科大学第二临床学院 110004 大连市金普新区疾病预防控制中心中国医科大学附属盛京医院妇产科北京医院风湿免疫科中国医科大学第一临床学院中国医科大学公共卫生学院流行病学教研室

目的运用自回归移动平均模式(autoregressive integrated moving average model,ARIMA),ARIMA-BP神经网络(back propagation,BP)组合模型和ARIMA-长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)组合模型对河南省手足口病的发病情况进行预测,为手足口病的疫情防控工作提供理论支持。方法利用SPSS 26.0软件建立ARIMA模型,使用python 3.9软件建立LSTM神经网络,使用Matalb_R2018a软件建立BP神经网络。三种模型以2010-2018年河南省手足口病逐月发病数据作为训练集,以2019年的发病数据作为测试集,最后应用模型预测2020年发病情况。结果ARIMA-LSTM组合模型在测试集上的平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为1157,均方误差平方根(rooted mean squared error,RMSE)为2098,其预测效果优于ARIMA模型和ARIMA-BP组合模型。但组合模型在2020年上的预测结果与实际并不相符,推测可能为新冠疫情影响所致。结论ARIMA-LSTM组合模型对河南省手足口病发病趋势的预测效果更好,能为手足口病的防控工作提供指导。

关键词：手足口病长短期记忆网络 BP神经网络 ARIMA模型传染病预测

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土壤硝态氮含量原位检测系统设计

农业工程学报 2022年第15期38卷 115-123页

作者：赵燕东刘宇琦孙哲常诚至赵玥刘卫平北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林草生态碳中和智慧感知研究院北京100083

针对现阶段土壤硝态氮测量成本较高、无法长期原位测量等问题,该研究提出了一种使用钛烧结滤芯收集土壤溶液,通过近红外光谱法检测土壤溶液中的硝酸根浓度进而得到土壤中硝态氮含量的方法,并设计了相应的检测装置。通过试验对比陶土头... 详细信息

针对现阶段土壤硝态氮测量成本较高、无法长期原位测量等问题,该研究提出了一种使用钛烧结滤芯收集土壤溶液,通过近红外光谱法检测土壤溶液中的硝酸根浓度进而得到土壤中硝态氮含量的方法,并设计了相应的检测装置。通过试验对比陶土头与钛烧结滤芯在不同土壤条件下的土壤溶液收集效果,选用钛烧结滤芯作为土壤溶液采集器收集土壤溶液,以近红外LED作为测量光源,采集人工配置土壤溶液的光谱数据,利用BP神经网络进行预训练建立硝态氮含量预测模型。建立的硝态氮含量预测模型其训练集皮尔逊相关系数、测试集皮尔逊相关系数、预测均方根误差分别达到0.997、0.995、3.43。实地测量土壤溶液并与硝酸根离子电极以及土壤养分速测仪进行对比,最大相对偏差为5.9%,可满足实际测量准确性要求。该套检测设备在深度为10~40cm、含水率为15%以上的土壤中有较好的土壤溶液采集效果;检测装置的长期测量标准差为0.006,动态响应时间为1.4 s,具有良好的检测特性。试验结果表明,使用溶液吸光度数据建立的硝态氮预测模型具有较好的预测效果,可以应用于土壤溶液硝态氮原位监测,为长期自动测量土壤硝态氮及水肥一体化系统的搭建提供了一种可行的方案。

关键词：土壤氮溶液硝态氮近红外LED BP神经网络